Как новые технологии помогут уменьшить нагрузку на природу

Технологические компании в сфере защиты окружающей среды теперь могут использовать достижения в области сбора и анализа визуальных данных, компьютерного зрения и искусственного интеллекта для повышения эффективности своей деятельности, сосредоточившись на совершенствовании методов устойчивого развития. Наблюдение и анализ поверхности Земли теперь выходят за рамки простой оценки рисков и могут уменьшить негативные последствия, связанные с землепользованием, использованием водных ресурсов и пожароопасностью. Визуализация процессов, происходящих на молекулярном уровне, и компьютерная разработка новых материалов позволяют создавать более экологичные ткани, продукты питания и упаковку. А автономная робототехника открывает новые горизонты в развитии сельского хозяйства, логистики и производства.

Например, достижения в области наблюдений с помощью космических аппаратов способствовали развитию систем отслеживания паводков и мониторинга осадков, опираясь на видеопотоки высокого разрешения, поступающие в режиме реального времени. Небольшие беспилотные летательные аппараты, находящиеся ближе к поверхности, способны определять глубину снежного покрова и проводить другие измерения, дающие детальное представление о гидрологических условиях в различных географических регионах. Кроме того, уничтожение лесов и распашка почвы в глобальном масштабе могут угрожать устойчивости экосистем. Анализ изменений почвенно-растительного покрова с точным пространственным разрешением способствует более рациональному использованию ресурсов планеты и позволяет точно определять степень утраты лесов и повреждения других экосистем, давая дополнительные инструменты для управления углеродным циклом.

Наблюдение за Землей в режиме реального времени и использование аналитики, построенной на технологиях искусственного интеллекта и машинного обучения, позволяет моделировать экономические последствия и степень опасности климатических изменений, а также определять уязвимые места. Оценка расположения, серьезности и сроков наступления грозящих рисков способствует лучшему пониманию происходящего, благодаря чему финансовые учреждения и предприятия могут заблаговременно разработать стратегии по снижению ущерба.

«Мониторинг экосистем и объектов природных с помощью спутниковых снимков и анализ другой информации из источников дистанционного зондирования могут иметь решающее значение для компаний, неправительственных организаций и местных органов власти при решении широкого спектра проблем устойчивого развития, таких как загрязнение воды, её нехватка или доступ к ней в контексте управления водоразделами», — уверен Димпл Рой, директор по управлению водными ресурсами Международного института устойчивого развития: «Оптические и другие методы зондирования будут иметь решающее значение для выявления основных рисков в гидросфере, таких как наводнения, засуха и так далее. В конечном счете, новые методы, появляющиеся благодаря развитию платформ дистанционного наблюдения, дают нам возможность лучше управлять рисками и уменьшать ущерб от аномальных климатических явлений.»

Достижения в области визуализации процессов на молекулярном уровне, развитие передовых технологий в видимом спектре и компьютерного моделирования значительно расширяют возможности для создания новых продуктов питания и материалов, делая их более экономически выгодными и экологически чистыми. Продолжающийся прогресс в спектроскопии и нанофотонике ведет к созданию объективов и микроскопов со сверхразрешением, способных дать представление о широком разнообразии биологических процессов и химических структур.

Такое развитие событий вдохновляет на создание новых способов организации материи, так называемых метаматериалов, которые будут использоваться при проектировании более производительных, компактных и энергоэффективных компьютеров. Лазерное прямое осаждение материалов, фотополимерные волноводы и фотосканирование для сверхточной метрологии — все эти технологии необходимы для аддитивного производства прототипов, использующих передовые свойства материалов. Итерации этих прототипов будут проводиться быстрее и дешевле, чем при использовании принятых сейчас методов. Такой подход может привести не только к революции в вычислительной технике, но и к созданию других деталей с более высокими эксплуатационными характеристиками. Например, таких как сверхэффективные турбины, производство которых требует меньше материалов и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду.

Изображения объектов нанометровых масштабов будут использоваться и в сельском хозяйстве, основанном на клеточных культурах. Например, при производстве мяса, выращенного в пробирке. Компьютерное моделирование новых белков позволит создавать специальные съедобные покрытия, которые будут продлевать срок годности продуктов. Генотипирование семян и более глубокое понимание процессов формирование фенотипа откроет путь к выращиванию более питательных и менее требовательных к ресурсам растений.

Положительное воздействие автономной робототехники на окружающую среду связано не только с распространением электромобилей с автопилотом. Роботы, оснащенные системами машинного зрения, позволят выполнять множество задач более точно и эффективно, сокращая при этом вред для окружающей среды.

В сельском хозяйстве автономная робототехника и установленные на оборудовании датчики позволяют ухаживать за растениями и следить за их состоянием в режиме реального времени, сокращая вредные для окружающей среды операции, такие как распыление пестицидов и внесение удобрений. Камеры и мобильные компьютеры позволяют создавать новые системы прополки и распознавать сорняки прямо на поле, уменьшая использование гербицидов до 90%. Роботизированные полевые помощники помогут справиться с нехваткой рабочей силы на фермах и повысят их экономическую эффективность.

Автономные роботы и беспилотники будут собирать данные о погодных условиях, ситуации в сфере биоразнообразия и о многом другом, чтобы, например, определять оптимальные торговые маршруты для морских судов и грузовиков и минимизировать негативное воздействие на экосистемы.